一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及其控制评价方法
专利汇可以提供一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及其控制评价方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种冻土区碎石 基层 孔隙率原位测试系统及其控制评价方法，将单位体积的熔 铝 通过注液器注入冻土区碎石基层测试区域，静置12小时后，利用挖掘工具将冷却 凝固 后铝 块 试样取出并清除外层碎石，将试样放入封闭式处理箱内的称重模块上，冲洗、烘干、冷却和称重，获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量，通过计算机 图像处理 技术，获得碎石基层的体积孔隙率。本发明测试方便。可在施工区域任意 位置 随机抽样，测试碎石基层内的孔隙率，为冻土工程提供可靠数据，保证工程 质量 。，下面是一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及其控制评价方法专利的具体信息内容。
1.一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统，包括注液器（1）、封闭式处理箱（2）、高压水喷头（3）、制冷模块（4）、加热模块（5）、称重模块（6）、进水口（7）、排水口（8）、CT扫描模块（9）和控制电脑（10），其特征在于：所述的注液器（1）呈漏斗状，所述的高压水喷头（3）和进水口（7）设置于封闭式处理箱（2）上部，制冷模块（4）、加热模块（5）和CT扫描模块（9）设置于封闭式处理箱（2）两侧，称重模块（6）和排水口（8）设置于封闭式处理箱（2）底部，封闭式处理箱（2）内高压水喷头（3）、制冷模块（4）、加热模块（5）、称重模块（6）、CT扫描模块（9）通过数据线与控制电脑（10）连接，由电脑内置程序控制。
2.根据权利要求1所述一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：
1）现场注入熔铝并取样的S1阶段：在此阶段中，将单位100cm3体积的熔铝通过注液器（1）注入冻土区碎石基层测试区域，静置12小时后，利用挖掘工具将冷却凝固后铝块试样取出并清除外层碎石，将试样放入封闭式处理箱（2）内的称重模块（6）上，然后系统通电进入S2阶段；
2）铝试样清理后的S2阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动高压水喷头（3），进水口（7）和出水口（8）打开，冲洗5分钟后，关闭进水口（7）和出水口（8），进入S3阶段；
3）铝试样烘干的S3阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动加热模块（5）烘干试样至100摄氏度，持续30分钟，然后进入S4阶段；
4）铝试样称重的S4阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动称重模块（6）测量封闭式处理箱（2）内试样的重量，然后进入S5阶段；
5）判断是否主动清除碎石的S5阶段：在此阶段中，操作人员根据测得的试样重量及清除试样内松动碎石后的碎石分布情况，判断是否启动主动清除碎石，如果判断结果为“是”，则进入S6阶段；否则进入S9阶段；
6）试样高温加热的S6阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动加热模块（5），试样加热至100摄氏度，持续30分钟，然后进入S7阶段；
7）试样低温制冷的S7阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动制冷模块（4），将试样温度降至零下20摄氏度，持续30分钟，然后进入S8阶段；
8）试样高温加热的S8阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动加热模块（5），加热试样至100摄氏度，持续30分钟，然后返回S3阶段；
9）CT扫描试样的S9阶段：在此阶段中，控制电脑（10）启动CT扫描模块（9），获得试样的断面图像，并合成为试块三维数字图像，然后进入S10阶段；
10）测试冻土区碎石基层孔隙率的S10阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序，最后获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量，结合S9阶段获得的试块三维数字图像，对冻土区碎石基层孔隙率进行综合评价，然后进入S11阶段；
11）系统结束的S11阶段：在此阶段中，关闭系统，测试完成。
3.一种如权利要求1所述一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的评价方法，其特征在于：所述的评价方法包括按顺序执行的下列步骤：
1）建立碎石基层孔隙三维模型的S1阶段：在此阶段中，控制电脑（10）将CT扫描后获得的三维数字图像中碎石剔除，建立碎石基层真实孔隙三维模型，然后进入S2阶段；
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑（10）获得碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑（10），然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。
一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及其控制评价方法
技术领域
背景技术
发明内容
2）铝试样清理后的S2阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序（）启动高压水喷头，进水口和出水口打开，冲洗5分钟后，关闭进水口和出水口，系统进入S3阶段；
3）铝试样烘干的S3阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块烘干试样至100摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S4阶段；
4）铝试样称重的S4阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动称重模块测量封闭式处理箱内试样的重量，然后系统进入S5阶段；
5）判断是否主动清除碎石的S5阶段：在此阶段中，操作人员根据测得的试样重量及清除试样内松动碎石后的碎石分布情况，判断是否启动主动清除碎石，如果判断结果为“是”，则系统进入S6阶段；否则系统进入S9阶段；
6）试样高温加热的S6阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块，试样加热至100摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S7阶段；
7）试样低温制冷的S7阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动制冷模块，将试样温度降至零下20摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S8阶段；
8）试样高温加热的S8阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块，加热试样至100摄氏度，持续30分钟，然后系统返回S3阶段；
9）CT扫描试样的S9阶段：在此阶段中，控制电脑启动CT扫描模块，获得试样的断面图像，并合成为试块三维数字图像，然后系统进入S10阶段；
10）测试冻土区碎石基层孔隙率的S10阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序，最后获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量，结合S9阶段获得的试块三维数字图像，对冻土区碎石基层孔隙率进行综合评价，然后系统进入S11阶段；
11）系统结束的S11阶段：在此阶段中，关闭系统，测试完成。
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑（10）获得碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑（10），然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。
具体实施方式
图3石块被熔铝完全包裹的图象。首先利用软件可分析每个单元内铝的体积，根据三维模型的空间特征（如圆形、扁平型、细长型、鸭梨型等）做其内接的长方体，从而获得测试区域大部分孔隙的真实分布三维模型，然后根据实际获得长方体尺寸，将其分割为边长为m的n个立方体单元，m为确定取决于三维模型的空间特征，n为偶数且最小取值为4，最大取值使得立方体单元的边长不小于5cm。通过CT扫描方式，图象映照出石块和熔铝的分界线，通过计算机图像处理技术获得熔铝凝固后的三维图像，从而获得碎石基层的真实孔隙状况，即获得了碎石基层的孔隙分布模型。在三维模型基础上划分不同单元，即间隔单位体积，分析单元内部熔铝体积和单元体积的比，即获得碎石基层的体积孔隙率。从而完成对碎石基层孔隙率的测试。
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，将试样切割成若干个尺寸大小相同的正方体单元，抽样或全部计算正方体单元的孔隙率，就可以得到碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑10根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑10中，然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统，以提高冻土区域路基稳定性和基础防灾减灾能力。
2）铝试样清理后的S2阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序（）启动高压水喷头，进水口和出水口打开，冲洗5分钟后，关闭进水口和出水口，系统进入S3阶段；
3）铝试样烘干的S3阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块烘干试样至100摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S4阶段；
4）铝试样称重的S4阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动称重模块测量封闭式处理箱内试样的重量，然后系统进入S5阶段；
5）判断是否主动清除碎石的S5阶段：在此阶段中，操作人员根据测得的试样重量及清除试样内松动碎石后的碎石分布情况，判断是否启动主动清除碎石，如果判断结果为“是”，则系统进入S6阶段；否则系统进入S9阶段；
6）试样高温加热的S6阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块，试样加热至100摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S7阶段；
7）试样低温制冷的S7阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动制冷模块，将试样温度降至零下20摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S8阶段；
8）试样高温加热的S8阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块，加热试样至100摄氏度，持续30分钟，然后系统返回S3阶段；
9）CT扫描试样的S9阶段：在此阶段中，控制电脑启动CT扫描模块，获得试样的断面图像，并合成为试块三维数字图像，然后系统进入S10阶段；
10）测试冻土区碎石基层孔隙率的S10阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序，最后获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量，结合S9阶段获得的试块三维数字图像，对冻土区碎石基层孔隙率进行综合评价，然后系统进入S11阶段；
11）系统结束的S11阶段：在此阶段中，关闭系统，测试完成。
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑（10）获得碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑（10），然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。
具体实施方式
图3石块被熔铝完全包裹的图象。首先利用软件可分析每个单元内铝的体积，根据三维模型的空间特征（如圆形、扁平型、细长型、鸭梨型等）做其内接的长方体，从而获得测试区域大部分孔隙的真实分布三维模型，然后根据实际获得长方体尺寸，将其分割为边长为m的n个立方体单元，m为确定取决于三维模型的空间特征，n为偶数且最小取值为4，最大取值使得立方体单元的边长不小于5cm。通过CT扫描方式，图象映照出石块和熔铝的分界线，通过计算机图像处理技术获得熔铝凝固后的三维图像，从而获得碎石基层的真实孔隙状况，即获得了碎石基层的孔隙分布模型。在三维模型基础上划分不同单元，即间隔单位体积，分析单元内部熔铝体积和单元体积的比，即获得碎石基层的体积孔隙率。从而完成对碎石基层孔隙率的测试。
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，将试样切割成若干个尺寸大小相同的正方体单元，抽样或全部计算正方体单元的孔隙率，就可以得到碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑10根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑10中，然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。
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